人类的寿命有限制吗?

2022-02-15 00:58:46

18世纪末,哲学家兼数学家尼古拉斯·德·康多塞特(Nicolas de Condorcet)在躲避法国革命同僚时提出了一个至今仍困扰科学家的问题。“毫无疑问,人不会长生不老,”他在一幅关于人类思想进步的历史画卷中写道,“但从他开始生活的那一刻起,到他自然而然地、没有疾病或意外地发现生活是一种负担的那一刻,这段时间不能不断延长吗?”

这个问题的答案仍然是辩论的主题。一些研究人员认为,现代人的寿命接近自然上限,而其他人则认为没有证据表明存在这样的上限。争论经常变得激烈,研究文章偶尔会给期刊编辑发愤怒的信,甚至被指控欺诈。

阿拉巴马大学伯明翰分校的老年学家Steven Austad说:“人们在沙子上画了一条线,他们的年龄是什么样的。”“现在,不管积累的证据表明什么,他们都拒绝越过这条线。”

巴黎法国国家生物医学研究所INSERM的人口统计学家让-马里·罗宾(Jean-Marie Robine)指出,在康多塞特(Condorcet)之前很久,寿命的限制就引发了人们的好奇心。“这可能是我们面临的最古老的研究问题,”他说。即使不存在正式的生理限制,达到生存的前沿也不是什么了不起的壮举,即使世界百岁老人的队伍继续壮大,要想进一步延长寿命,最终可能需要医学领域取得显著进步。

1825年,英国数学家兼精算师本杰明·冈佩兹(Benjamin Gompertz)首次尝试绘制人类寿命的界限图。他对人口统计记录的分析表明,一个人在20多岁之后,其死亡风险以指数级的速度逐年增加,这表明有一个风险最终达到100%的时期。

芝加哥伊利诺伊大学流行病学家兼老年学家Jay Olshansky说:“GoPrtz推测这是一条相当于牛顿定律的定律。”近200年后,贡佩兹的作品仍然具有影响力。他的模型似乎仍能准确地描绘出相当大一部分人类寿命中与年龄相关的死亡率模式,尽管医学进步在一定程度上改变了时间。

例如,在1996,Caleb Finch和Malcolm Pike在洛杉矶南加州大学的数学分析1使用GOMPRTZ模型估计了大约120年的最大人类寿命-一个合理的上限,因为只有一个人达到了那个年龄。

然而,作者们还推测,在控制衰老和治疗慢性病方面的医学进展,理论上可能会使曲线弯曲,从而限制未来的常规预期寿命。

随着越来越多的人达到几代人以前被认为是例外的年龄,关于贡佩茨模型的灵活性出现了问题。联合国估计,2020年全世界有57.3万名百岁老人,是50年前的20多倍。尽管人口统计学家只验证了其中一小部分人的记录,但仍有数百人达到了110岁或以上的超级百岁老人的罕见级别。目前的长寿记录由法国女性珍妮·卡尔门特(Jeanne Calment)持有,她于1997年去世,享年122岁零5个月(见《人类寿命最长年龄的上升》)。

这些趋势引发了关于我们能走多远的辩论。纽约市阿尔伯特·爱因斯坦医学院遗传学家扬·维伊格的研究小组在2016年进行了一项研究2,分析了法国、日本、美国和英国报告的最大死亡年龄,得出结论,超过125岁的存活率极不可能。事实证明,这一事实上的最长寿命的提议存在争议,引发了许多公开的回应,对所使用的统计方法和结果的解释提出了质疑。

两年后,一个由人口统计学家Elisabetta Barbi带领的小组在罗马的萨庇赞大学通过对105岁以上意大利人的研究挑战了Vijg的发现。该团队的数据表明,在这个极端的3岁年龄段,贡佩兹曲线实际上处于平稳状态,死亡率风险在随后的每一年下降到50%的生存几率,因此没有达到确定的寿命极限。但这些发现也成为了一个激烈争论的话题。

在研究超级百岁老人时,最大的挑战之一是糟糕的——甚至是欺骗性的——记录保存。“有这么多的错误报道,”欧登塞南丹麦大学的生物人口学家James Vaupel说,他共同撰写了Barbi的研究报告。他说,其中一些是文书错误,或者是有记忆问题的高龄人士的报告混乱的结果,但有些似乎是家族争名夺利的欺诈行为。

不管是什么原因,对数据的影响最终都是一样的,Leonid Gavrilov说,他是伊利诺斯芝加哥大学诺亚研究人类长寿的生物人口学家。他补充说,这些错误通常会使人口统计数据产生偏差,这表明在极度老龄化的情况下,死亡率会误导性地降低。

因此,任何调查超级百岁老人的尝试都需要大量的侦查工作来核实他们的年龄。沃佩尔说:“基本上,你必须在这个人的一生中追踪他。”。

沃佩尔指出,巴比的分析使用了从国际长寿数据库(IDL)获得的经过严格审查的数据。IDL是由包括沃佩尔和罗宾在内的老年学家和人口学家组成的网络开发的,它依靠对出生证明、洗礼记录、人口普查细节和其他信息来源的仔细审查来验证每位超级百岁老人的说法。尽管如此,Robine说“我们仍然可以花几年时间研究”超级百岁老人可用的“数据质量”。

事实上,加夫里洛夫及其妻子、生物人口学家娜塔莉亚·加夫里洛娃(Natalia Gavrilova)在2020年进行的一项研究4质疑了IDL在预测人口规模寿命趋势方面的效用。加夫里洛夫认为,老年学研究小组维护的另一个经过验证的超级百岁老人数据集——一个总部位于洛杉矶的老年学研究人员网络——是实现这一目的的更好工具。利用这一数据集,他和加夫里洛娃观察到113岁以后死亡率继续急剧增长。

批评人士还认为,极端年龄的生存模式不可避免地会遇到人口急剧减少的问题。奥尔尚斯基说:“人口太少,无法生成可靠的死亡率统计数据,造成了高原现象。”。这可能会导致误导性或不准确的趋势,随着更多数据的可用性而消失。事实上,冈佩兹的原始模型就是这样,它在85岁以后就失去了预测能力,而85岁在19世纪是非常古老的。

但沃佩尔坚持他的发现。“这些数字在114岁之前都是可用的,”他说。“如果有一个从105到114的稳定期,那么这个稳定期就没有理由不继续下去。”

卡尔门特122年零5个月的历史记录不仅没有被打破,而且是无与伦比的——最近的竞争者是莎拉·克努斯,她于1999年去世,享年119岁。这种极端异常值的存在也引起了争议。2019年,莫斯科数学家兼经济学家尼古拉·扎克(Nikolay Zak)声称,卡尔芒实际上早在几十年前就去世了,她的身份是由她当时年迈的女儿掌握的。“这是一篇攻击我工作的论文,”Robine说,她是了解Calment并证实她长寿的研究人员之一。

科学共识支持卡尔门特的说法。Vaupel指出,“极值理论”数学领域——评估与极罕见甚至史无前例的事件相关的概率——已经表明,这样的记录通常会持续多年。在2019年的一篇论文5中,他和他的同事安东尼·梅德福德估计,到2050年,卡尔门特的成就仍有20%的可能性无人能及。

存活到如此高龄的罕见性突显了一个更大的统计真相,无论死亡率是否达到高原,这一事实都是成立的。纽约市医疗数据公司IQVIA的数据科学家布兰登·米尔霍兰德(Brandon Milholland)是Vijg实验室2016年论文的合著者,他说:“你能说的最乐观的事情是,在105岁之后,你的死亡几率停止上升。”。

如果这一高原是真的,那么,在寿命连续一年的情况下,生产超过这个年龄的幸存者所需的活的110岁老人的数量大约会翻一番。Austad说:“这意味着任何人超过120或125岁的几率都非常小。”。“谈论极限的人所想的并不是真正的极限,但也不是永生。”如果高原只是一个人工制品,就像一些人所说的那样,那么可能性会进一步缩小。

在延长平均预期寿命方面取得的进展可能会增加百岁老人的数量,从而增加个人达到极端高龄的几率。在预防婴儿和儿童死亡率以及治疗慢性病和传染病方面取得的重大进展已经使这一指标有了相当大的改善。

沃佩尔在2002年的一份出版物6中指出,自1840年以来,瑞典和日本的预期寿命每年增加多达三个月。事实上,日本女性目前的平均预期寿命为87岁,是世界上最高的。这些进步是否会继续,这仍然是一个悬而未决的问题——在过去十年中,美国或英国的预期寿命几乎没有改善。

但加州斯坦福大学的生物人口学家施里帕德·图尔贾普卡尔说,这种停滞的大部分可能是由于吸毒、酗酒、自杀和其他“绝望死亡”导致的过早死亡的增加。2018年,他和同事展示了美国、日本和瑞典60多岁人群预期寿命稳步提高的证据7。“从我的角度来看,主要的收获是我们能够让人们活得更长,”他说。“而且我看不到任何减速。”

与富裕国家相比,中低收入国家在预期寿命方面处于劣势,但它们也有机会获得重大收益。事实上,世界银行的估计显示,2019年的平均预期寿命稳步增加,达到71岁——比20年前的数字提高了6年。

罗宾还认为预期寿命正在增加。在联合国发表的2021篇论文8中,他分析了法国人口统计数据,监测了至少30人在一年内死亡的最高年龄,消除了罕见的异常值,如CalEp对人口规模寿命的混杂影响。值得注意的是,这一指标从1946年的99年稳步上升到2016年的109年。“这只是一条直线,”罗宾说。

但他指出,有强有力的证据表明,我们可能正在经历一种被称为“死亡率压缩”的现象,在这种现象中,人口一般都能活到老年,而没有有意义地突破寿命的外部极限。加夫里洛夫也看到了类似的模式。“你到100岁时的存活率要高得多,”他说,“但100岁时的剩余预期寿命是一样的,在过去80年中没有记录在案的进展。”换句话说,特别年长的人仍然任由大自然抛硬币的摆布。

这场辩论的一个根本分歧是人口学家和生命科学家之间的分歧。Olshansky说:“当数学人口学家没有考虑影响他们所统计的生物力时,会导致对未来寿命的不现实的估计。”

Milholland指出,老年学家已经确定了九种与衰老和死亡率密切相关的细胞和分子特征9。这些问题包括缩短覆盖染色体和防止遗传损伤的端粒结构,积累有缺陷的蛋白质和有毒代谢物,以及再生干细胞的丢失。米尔霍兰德认为,细胞机器的这些故障是连续多年运行复杂生物机器的自然和不可避免的结果。

“为什么这些过程会在110岁时突然停止?”他问道。超级百岁老人可能有一些基因特征,使他们能够缓解其中一些过程——目前正在进行大量基因组研究来调查这一点——但可能有太多的疾病导致他们无法活到某个年龄。

一些研究表明,调整代谢活动或改变饮食的干预措施可以显著延长苍蝇、蠕虫甚至小鼠等物种的寿命。但奥尔尚斯基警告说,在这些动物模型中,延缓衰老的干预措施的效果可能会出现偏差。他说:“问题是,一个物种总体寿命越长,任何干预措施所带来的长寿益处就越少。”。因此,一种让蠕虫存活几个月而不是几个星期的治疗方法,不可能同样推动人类进入多个世纪的生存期。“我们生活在不同的时间尺度上,”他补充道。

即使在儿童和成人疾病治疗方面取得的突破为相当长的预期寿命铺平了道路,奥斯塔德也怀疑在与年龄有关的疾病方面取得的类似进展会产生多大影响。他说,阿尔茨海默病等疾病只占所有死亡人数的一小部分,即使停止癌症等死亡率较高的疾病,寿命也不会延长很多。他解释说:“如果你治愈了这种疾病,它会使预期寿命延长两年,而且在极端情况下可能不会增加那么多。”。

考虑到奥斯汀在2000年与奥尔尚斯基(Olshansky)打赌世界上第一个150岁的老人已经出生,这种悲观情绪似乎令人惊讶。但这一赌注是基于这样一种预期,即生物医学技术将在这段时间内,在延缓衰老过程本身方面取得更深远的胜利。

目前尚不清楚这种进展是否即将到来,但人们普遍认为,改变死亡轨迹的医疗干预可能会改变游戏规则,即使它们从未实现康多塞特的近乎不朽的愿景。米尔霍兰德说:“我认为存在一个限制。”。“但这不是一个不变的极限。”

本文是《自然展望:老龄化》(Nature Outlook:Aging)的一部分,这是一份独立编辑的副刊,由第三方资助制作。关于这个内容。

芬奇,C.E.&;派克,M.C.J.杰罗托尔。Sci。比奥。Sci。51A,B183–B194(1996年)。

巴比,E.,拉戈纳,F.,马西里,M.,沃佩尔,J.W.&;Wachter,K.W.Science 360,1459–1461(2018)。

新南威尔士州加夫里洛娃;加夫里洛夫,L.A.J.杰罗托尔。一个生物。Sci。医学。Sci。75, 1061–1067 (2020).

左,W.,江,S.,郭,Z.,费尔德曼,M.W.&;Tuljapurkar,S.Proc。纳塔尔·阿卡德。Sci。美国11511209–11214(2018)。

Robine,J.-M.老龄化人口:我们活得更长,但我们更健康吗?(联合国经济和社会事务部,2021年)。

洛佩斯·奥廷,C.,布拉斯科,M.A.,帕特里奇,L.,塞拉诺,M.&;Kroemer,G.Cell 1531194–1217(2013)。